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轻质复合材料

轻质复合材料

制造商已经发现在产品中使用轻质复合材料的好处。碳纤维已成为一些复合材料的常用成分。

对碳纤维

今天的碳纤维产品使用从石墨、煤焦油或其他来源获得的碳。制造商采用专利工艺,将碳原子晶体排列在纤维束中,从而生产出直径仅为5到10微米的纤维。它们通常将基体中的纤维与其他材料结合在一起,通常是聚合物树脂和环氧树脂。

碳纤维有助于各种需求的产品。当用于织物时,这些纤维通常表现出较高的拉伸强度和刚度。制造商有时把碳纤维和金属合金结合在一起。涂料和其他整理工艺提高了腐蚀和耐磨性,创造出非常坚韧,耐用的产品。

轻质复合材料

如今,许多公共和私人研究机构都致力于开发轻质复合材料。一种复合材料由两种或两种以上的材料组合而成,这些材料在完成后的状态下表现出改变了的化学和物理性质。虽然大多数广泛应用于工业制造的复合材料也显示出强度,但也有一些没有。特定制造商的目标决定了在制备轻质复合材料时所用材料的选择。

产品的最终目的、制造成本、材料的可用性、专有工艺和其他因素可能决定特定复合材料中使用的原材料。公司通常更喜欢坚固、轻便、可回收的复合材料。

制造商已经开发了许多不同的技术来形成轻质复合材料。由于不同类型的成分之间存在巨大差异,这些技术差别很大。从纺织制造业和纳米技术生物工程等不同行业的制造过程可以看出这些过程的多样性:

纤维放置在纺织工业中,定制纤维放置和自动化纤维放置仍然是将纤维插入织物的流行方法。

纤维缠绕:制造商依靠一个旋转的心轴来提供张力,以便将细丝放置在特定的位置。

簇绒:这项技术也起源于纺织工业,在今天具有制造纳米技术的潜力。制造商只通过一个表面将纤维插入基板。

喷(或“向上喷”)据报道,一些制造商将玻璃纤维组件直接喷入可重复使用的模具中。然后,在加压和固化之前,他们依次添加复合材料层,如树脂。这种技术对工人来说仍然极其危险,因此在大多数国家,使用这种技术的工厂必须采用严格的健康和安全协议。

Z-pinning在某些医学生物工程实验室,制造复合材料时,经常使用这种技术在显微镜水平上插入纤维。

Lanxide:据报道,由于工艺费用高昂,这项专利技术在汽车行业轻量化复合材料制造中的应用有限。过去,它曾帮助英国制造商莲花汽车公司(Lotus Cars)在英国和马来西亚生产的1996年Lotus Elise跑车特别设计的轻型复合制动盘。

材料和应用

开发商业利用的复合材料已经成为一项有利可图的业务。因此,许多公司和研究实验室每年都在投资,寻求为特定目的开发新的复合材料。无论他们寻求生产轻质复合材料、防水复合材料、防火复合材料,还是显示出其他需求特性的复合材料,这些公司经常使用普通大众无法获得的专有制造技术。因此,很少有广泛的概括适用。

材料

在过去,制造商们使用了各种各样的材料来制造轻质复合材料。这些成分包括:

碳纤维碳纤维是许多轻质复合材料产品的组成成分。基于用于制造碳纤维的特定专有制造方法,这种材料可能会显示出一些不同的性能。

塑料制造商们已经开发了大量的塑料聚合物来与复合材料结合使用。例如,塑料经常形成基体材料。一些复合材料制造商在此过程中要么依赖热固性树脂,要么依赖热塑性树脂。

作为一种轻质复合材料,木材是最早获得广泛商业应用的材料之一,今天,木材出现在许多此类产品中。一些商业上重要的复合材料包括胶合板、纤维板、刨花板、胶合木材(“胶合木”)和各种木材聚合物。

硅作为玻璃的组成部分,在玻璃纤维复合材料中起着重要的作用。它也在许多轻质陶瓷复合材料中占有重要地位。

应用程序

制造商已经开发了许多轻型复合材料的商业应用,如碳纤维或刨花板。如今,碳纤维复合材料表现出轻质和优异的强度。例如,据报道,金属部件制造商在汽车中使用这种材料,以在不牺牲强度的情况下减轻汽车重量。碳纤维在某些类型的防弹衣中也发挥着重要作用,帮助保护穿着者免受穿透物的伤害。

今天市场上其他受欢迎的轻质复合材料包括人造木复合板,用于在遭受飓风袭击的地区保护窗户和门不受大风影响。制造商将来自木材场的木屑和锯末副产品与其他材料结合起来,以产生相对轻的重量,坚固的板。

轻量化复合材料的优势

轻量级商业组件提供了许多优势。首先,高强度重量比加上低重量创造了对这些产品的高需求。其次,制造商可以通过开发专有的复合材料制造技术来获得经济优势。这种形式的知识产权代表了一种商业资产。第三,许多复合材料,如刨花板,使用生产副产品(如锯末),否则可能提供有限的市场价值。复合表示更有效地使用资源。


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